package cn.com.algorithm.sort;

import edu.princeton.cs.algs4.StdOut;

import java.util.concurrent.ConcurrentMap;

/**
 * 归并排序-自顶向下
 * 归并：将两个有序数组合并成一个更大的数组
 * 将一个数组排序，可以递归地将它分成两半分别排序，然后将结果归并起来
 * 1. 排序时间 NlogN，需要额外空间 N，比较次数 [(1/2)*Nlog(N),Nlog(N)]
 * 2. 小规模子数组用插入排序可能更快
 * 3. 归并排序是一种渐进最优的基于比较排序的算法
 */

public class Merge {
    private static Comparable[] aux; //归并所需的辅助数组
    /**
     * 原地归并的方法
     * @param a
     * @param lo
     * @param mid
     * @param hi
     */
    public static void merge(Comparable[] a, int lo, int mid, int hi) {
        int i = lo, j = mid + 1;
        for(int k = lo;k <= hi;k++) //复制a数组到aux数组
            aux[k] = a[k];
        for(int k = lo;k <= hi;k++) {
            if(i > mid)
                a[k] = aux[j++];
            else if(j > hi)
                a[k] = aux[i++];
            else if(less(aux[i], aux[j]))
                a[k] = aux[i++];
            else
                a[k] = aux[j++];
        }
    }

    /**
     * 自顶向下的归并排序
     * @param a
     */
    public static void sort(Comparable[] a) {
        aux = new Comparable[a.length];
        sort(a, 0, a.length-1);
    }

    private static void sort(Comparable[] a, int lo, int hi) {
        //将数组a[lo...hi]排序
        if(hi <= lo)
            return;
        int mid = lo + (hi - lo)/2;
        sort(a, lo, mid);
        sort(a, mid+1, hi);
        merge(a, lo, mid, hi);
    }

    /**
     * 比较元素
     * @param v
     * @param w
     * @return
     */
    private static boolean less(Comparable v, Comparable w) {
        return v.compareTo(w) < 0;
    }

    /**
     * 将元素交换位置
     * @param a
     * @param i
     * @param j
     */
    private static void exch(Comparable[] a, int i, int j) {
        Comparable t = a[i];
        a[i] = a[j];
        a[j] = t;
    }

    private static void show(Comparable[] a) { // 在单行中打印数组
        for (int i = 0; i < a.length; i++)
            StdOut.print(a[i] + " ");
        StdOut.println();
    }

    public static boolean isSorted(Comparable[] a) { // 测试数组元素是否有序
        for (int i = 1; i < a.length; i++)
            if (less(a[i], a[i - 1])) return false;
        return true;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Integer[] a = {1,3,4,2,9,6,5,8,7,10};
        sort(a);
        assert isSorted(a);
        show(a);
    }
}
